芯片短缺的影響大有愈演愈烈之勢，為何這么說呢？如今芯片缺貨正困擾著半導體各行各業，整車企業無“芯”造車，手機、小家電等消費電子也被波及，于是各大芯片廠商紛紛加速擴產，加大對設備的采購量。去年賺的盆滿缽滿的半導體設備廠商們，在今年更是迎來了前所未有的黃金時代。

然而不幸的是，芯片短缺已蔓延到芯片設備，因為這些半導體生產設備也需要芯片，且這些設備公司所用的部分芯片與汽車電子芯片重合，這就導致諸多設備企業“巧婦難為無米之炊”。據了解，有些設備的交貨期已到10個月以上。再者，供需的緊張，也間接推動了二手設備的漲價。被高通老板稱為“完美風暴”（Perfect Storm）的芯片危機，現在正朝著每個領域都被完全鎖住的方向發展。一場缺芯引起的全產業鏈脫軌的惡性循環正在上演。

銷售額同比增長51%，半導體設備需求高漲

我們都知道，現在諸如臺積電、三星等代工廠都制定了擴產的計劃，再加上原本自家的技術路線演進。這些行業巨頭正在為解決芯片危機而訂購設備，那么市場對半導體設備的需求究竟有多大，這點我們可以從SEMI發布的設備銷售額中窺知一二。

SEMI近日在其全球半導體設備市場統計（WWSEMS）報告中宣布，2021年第一季度全球半導體設備的銷售額同比增長51%，比上一季度增長21%，達到236億美元。從這些半導體設備的銷售額足以看出如今的設備需求是有多大。

從上圖可以看出，顯然，全球半導體設備的增幅完全來自中國大陸、中國臺灣和韓國三地，在半導體產能籌備方面，東亞正在被瘋狂內卷。未來三地的半導體產能軍備競賽不可避免。

具體來看，韓國是今年第一季度全球最大的芯片設備消費地區，其一季度在芯片制造設備上的支出為 73.1 億美元，同比增長 118%。韓國占第一季度全球半導體設備銷售額的 31%。在全球半導體短缺已經擾亂了韓國汽車制造商的運營之際，韓國一直在努力提升其供應鏈。并且韓國政府最近提出了向半導體公司補貼計劃，到2030年支出510萬億韓元（約4590億美元）。

中國是第二大設備投資地區，第一季度為 59.6 億美元，較前一季度增長 19%。根據 SEMI 的數據，中國臺灣是全球第一大代工制造商臺積電 （TSMC） 的所在地，以 57.1 億美元位居第三，同比增長 17%。

頭部晶圓廠今年為了應對各種芯片缺貨（尤其是汽車芯片）不斷擴充產能，廠商紛紛擴大投資，臺積電今年資本支出金額將達250億至280億美元，創歷史新高紀錄；聯電今年資本支出將達15億美元，年增5成；世界先進資本支出也從去年的新臺幣35.4億元，提升至今年的新臺幣50億元，年增逾4成。

日本近來也頻頻加大建廠意愿，吸引臺積電前往日本建廠。早在今年2月9日臺積電就公布了在日本的茨城縣建立在該國的首個正式研發基地的消息，將與材料和制造設備方面擁有優勢的日本企業展開合作，日本知名企業包括信越化學、勝高（SUMCO）、東京威力科創、瑞薩等，其中有不少是臺積電的供應商。另外，近日，又據媒體報道，索尼和臺積電有可能會合資在日本熊本縣興建半導體工廠。預估將以前段工程為中心、總投資額預估達1兆日圓以上。該座工廠也將成為日本國內首座40納米（nm）以下等級工廠。

除此之外，美國更是追求自主可控的強大例子。美國先后出臺種種利好半導體設施的政策，吸引三星、臺積電和格芯紛紛在美國擴產建廠，這其中自然少不了大量半導體設備的購置需求。

歐盟也有激進的半導體生產策略，歐盟傳出希望到2030年前要讓全球至少20%的先進半導體在歐洲生產，并希望制造出比臺積電和三星現有5nm更尖端的芯片。諸如博世這樣的汽車零部件供應商已經開始布局自家的芯片工廠了，近日博世斥資 12 億美元在德國東部開設芯片工廠揭開了面紗。

設備市場趨勢一片大好，據MarketandMarket報告指出，2020年，全球半導體制造設備市場估計為624億美元，預計到2025年將達到959億美元，年復合年增長率為9.0％。然而不幸的是，由于個別芯片的缺貨，芯片制造設備制造商也感受到了芯片的短缺。

半導體設備交期長達1年，產業進入惡性循環

據半導體行業觀察記者獲悉，包括應用材料、LAM Research和KLA在內的幾大半導體設備大廠正在為所需要的芯片與汽車廠商進行芯片角力，因為他們在某些芯片上通用。但由于產能分配的問題，他們似乎并沒有買到相應芯片，有廠商還面臨缺乏個別傳感器的問題。

關于全球芯片短缺，日經指數發布了下面這張信息圖，顯示了當前的芯片交貨時間：

從圖中可以看到，芯片的交貨期最多已經延長到了12周，與此同時，也意味著全球芯片生產設備訂單最多延遲12個月。這將延遲公司等待設備增加產量的時間。整個半導體產業即將進入一個惡性循環。

“芯片對我們的設備至關重要，但我們沒有足夠的芯片，這些封裝設備需要微控制器。”庫力索法（Kulicke& Soffa）執行副總裁Chan Pin Chong早在今年3月份的時候告訴彭博社。據了解，庫力索法的封裝設備平均交付時間，已經翻倍至6個月之長。

庫力索法為世界上最大的芯片封裝和測試服務提供商日月光等客戶提供封裝設備。他補充稱，全球半導體市場的失衡可能會持續到2021年底或明年初。

此外，包括群創（Innolux Corp.）和華碩電腦（Asustek Computer Inc.）等公司最近都警告稱，芯片封裝供應緊張。芯片封裝是半導體制造的最后一步，芯片制造過程中關鍵工具的交貨時間延長，不僅會對芯片制造商的產能擴張計劃產生巨大影響，而且對整個供應鏈，從封裝和測試服務提供商到基板供應商的產能擴張計劃都會產生巨大影響。

據日經4月份的報道，設備短缺主要體現在4個方面。作為將導線焊接到卡上的工藝基礎的器件的發貨時間已延長了 10-12月，這是芯片設計印刷在板上之后的下一步。庫里索法是該領域的領導者，但無法滿足需求；將板材分割成所需芯片尺寸的切割機的交貨時間也從1-3個月延長到5-8個月。這一領域的領導者是日本的Disco公司；日本愛德萬測試和美國泰瑞達生產的測試機器也將被推遲；三菱電機是用于印刷電路板和芯片基板的激光鉆孔機的領先制造商，據說其訂單交貨日期超過 12 個月。

一位業內人士表示：“現在需求很強勁，有的廠商們一次訂購50臺甚至100臺三菱激光加工機，我們被告知其產能已被預訂滿，如果我們現在想訂購新機器，將不得不等到明年才能使用它們。

原廠的這波交期延長也影響到了二手設備市場的價格和供給，據二手半導體設備商盈球半導體科技（上海）有限公司的總經理陳真告訴我們：“由于原廠12寸新設備的交期延長，某些二手熱門的設備供應也短缺了。如果說新設備需求增加了100%的話，那么二手設備需求則是增加了120%或130%。整個二手設備市場平均價格保守估計增加了25%。”

他還補充到：“由于市場需求巨大，目前部分6-8寸二手設備價格漲幅達到了50%，比如6寸和8寸的光刻機、刻蝕設備。”

據日經亞洲的報道，臺灣經濟研究院科技與供應鏈分析師邱士芳此前也表示：“這是一個連鎖反應。電子和汽車制造商希望零部件制造商擴大產能以解決短缺問題。” 但當這些零部件制造商與他們的設備和材料供應商交談時，他們意識到這些設備的交付可能最晚在今年年底甚至明年。”她推斷，即使延遲只影響一兩個組件，它仍然會產生級聯效應，再次使整個系統脫軌。

雪上加霜的貿易競爭

在缺芯爆發之前，貿易競爭就已經讓設備的供應百般受阻，較為代表的就是EUV光刻機“一臺難求”。缺芯的當下，貿易競爭還在持續。在今年4月份，臺積電警告稱貿易緊張局勢可能會擾亂關鍵芯片設備的供應。此外，美國政府在批準 Lam Research和應用材料等美國公司向中芯國際銷售芯片制造設備的許可方面進展緩慢。

以下是臺積電在美國證券交易委員會提交的一份表格中關于這一點的部分聲明： “我們可能無法及時以合理的成本獲得保持競爭力所必需的設備。” “我們的運營和正在進行的擴張計劃依賴于我們從有限數量的供應商那里獲得適當數量的設備和相關服務的能力，而市場的特點是供應有限，交貨周期長。在此期間，特定供應商或行業范圍內的交貨周期可能長達6個月或更長。為了更好地管理我們的供應鏈，我們與供應商實施了各種商業模式和風險管理應急措施，以縮短采購交期。此外，特別是在先進的光刻技術方面，日益復雜的情況可能推遲及時提供利用時間敏感的商業機會所需的設備和部件，并增加這種設備和部件的市場價格。

此外，持續的貿易緊張局勢或保護主義措施可能導致關鍵設備價格上漲，甚至無法獲得，包括由于必要的出口許可證被延誤或拒絕、額外的出口管制措施以及其他關稅或非關稅壁壘。如果我們不能及時獲得設備來滿足客戶對技術和生產能力的需求，或以合理的成本，我們的財務狀況和運營結果可能會受到負面影響。 根據加州大學伯克利分校的說法，在一個每月有 50，000 個晶圓啟動的理論晶圓廠中，工廠可能需要以下設備：50 臺掃描儀/步進機和晶圓軌道、10 臺大電流和 8 臺中電流離子注入機、40臺蝕刻機、30個CVD工具，當然還需要很多其他設備。

據了解，由于設備短缺而無法升級晶圓廠，臺積電已將其3nm發布日期推遲了六個月，但由于我們目前所處的全球環境下，可能會延遲更多。三星似乎也在努力解決與臺積電相同的問題，三星最初計劃在 2021 年開始批量生產 3nm 芯片，但由于該公司因 COVID-19 無法完成生產線所需設備的預定安裝，因此 3nm 芯片的推出已被推遲到 2022 年。

結語

當前的繁榮周期讓許多人措手不及，供應鏈何時可能恢復正常不得而知。是否應該重新構想半導體供應鏈以防止下一次芯片短缺也成為業界思考的問題。Omdia 的云和數據中心研究主管 Vlad Galabov表示：“我個人對 2023 年的產能釋放持懷疑態度，這可能成為新常態。”

責任編輯：haq